Când ecourile dinozaurilor care se strecurau prin păduri și stropeau prin canioane s-au liniștit în urmă cu 66 de milioane de ani în timpul stingerii lor, lumea nu a tăcut - mamiferele s-au strecurat și s-au bătut în umbra lor, umplând golurile cu specii noi și cu evoluție rapidă. Oamenii de știință cred că primele placente au apărut în acest timp, punând temelia pentru cel mai mare grup de mamifere în viață astăzi, inclusiv noi.
Paleocenul - epoca după extincția dinozaurului non-aviar - marchează una dintre cele mai importante perioade ale evoluției mamiferelor, dar cercetătorii nu înțeleg cum și de ce mamiferele au evoluat atât de repede în această perioadă. Evoluția cu ritm rapid are tendința de a urma extincțiile în masă, dar oamenii de știință nu înțeleg nici acest model, spune Tom Williamson, paleontolog la Muzeul de Istorie și Știință Naturală din New Mexico din Albuquerque. „Acesta este cel din care facem parte, strămoșii noștri originari în acest moment și este într-adevăr prost înțeles”, spune Williamson.
De aceea, el și o echipă de alți șase oameni de știință din SUA, Scoția, China și Brazilia lucrează împreună pentru a distruge zeci de fosile de mamifere din primele 12 milioane de ani după ce dinozaurii au dispărut pentru a crea cel mai detaliat arbore genealogic de mamifere până în prezent. Vor trebui să analizeze structurile scheletice complexe - inclusiv oasele urechii și cazurile creierului - pentru a diferenția speciile, dar scanările tradiționale de raze X nu pot întotdeauna să apară pe aceste minuții. Astfel, echipa a format un parteneriat unic cu Laboratorul Național Los Alamos (LANL) din New Mexico pentru a genera imagini de înaltă rezoluție folosind un scaner de neutroni de ultimă generație. Williamson este primul paleontolog care a colaborat în acest mod cu laboratorul, care are rădăcini în apărarea nucleară. Parteneriatul demonstrează modul în care tehnologia nucleară care ne-ar putea șterge ca specie a generat, de asemenea, inovații, precum acest scaner de neutroni, care ne poate ajuta să înțelegem propria noastră origine ca specie.
Înainte de a dispărea dinozaurii, unul dintre cele mai comune și diverse grupuri de mamifere care se învârteau în jurul planetei erau creaturi asemănătoare rozătoarelor numite multituberculate. Unele dintre acestea au supraviețuit dispariției, măsurând dimensiunea șoarecilor mici. Dar noi grupuri de mamifere au început să apară și după dispariție și s-au schimbat rapid. „Treci de la un mamifer de dimensiuni de pisici la ceva care este de dimensiunea unei persoane în aproximativ 300.000 de ani, ceea ce este foarte rapid”, spune Williamson, menționând că acest ritm rapid face parte din ceea ce face această perioadă deosebit de interesantă, dar și provocatoare a intelege.
Tom Williamson înregistrează o descoperire de fosile pe site-ul său din Bazinul San Juan din nord-vestul New Mexico. (Laura Poppick) Pentru a ajunge pe un site primordial în care Williamson a găsit numeroase dovezi despre această viață, ne deplasăm câteva ore spre nord-vest de Albuquerque în zonele malefice ale bazinului San Juan. Când ajungem, ne plimbăm prin dealurile cenușii sterile, de culoarea prafului lunii care erau cândva malurile unui râu. Acum erodează în vânt, vărsând încet resturi ale unui ecosistem antic. Acest lucru marchează unul dintre cele mai bune locuri din lume pentru a găsi resturi de mamifere din această perioadă, explică Williamson în timp ce mergem spre o depresiune plană, unde a avut un noroc deosebit în decenii de vânătoare de fosile.
Încep să-mi antrenez ochii pentru fosile în mijlocul molozilor de pe sol și ridic o bucată de rocă cenușie albicioasă de mărimea pumnului meu. Are un bob de direcție care, pentru mine, pare că ar putea fi un os. Îi arăt lui Williamson și el clătină din cap. „Doar lemn pietrificat”, spune el, nu la fel de impresionat de un copac vechi de mai multe milioane de ani transformat în piatră ca mine.
În următoarele câteva ore, îmi antrenez ochii mai acut și găsesc o mulțime de alte fosile: scoici de țestoase, piele de șopârlă, solzi de pește și multe altele. Însă ceea ce este cu adevărat Williamson sunt rămășițe de mamifere, în special dinți și cranii de animale, inclusiv Eoconodon coryphaeus - un omnivor de dimensiuni mici de pisică, capabil să urce - și Pantolambda bathmodon, un erbivor de dimensiuni de oaie care a rămas mai aproape de pământ. El se află după dinți și cranii, deoarece alte părți ale scheletelor de mamifere tind să arate izbitor de asemănătoare dacă au evoluat pentru a rezista la aceleași condiții de mediu. „Genul ăsta te prostește să crezi că sunt strâns legate atunci când nu sunt”, explică Williamson.
Dar anumite structuri, inclusiv oasele urechii, nu sunt la fel de sensibile la așa-numita evoluție convergentă, deoarece urechile nu sunt la fel de ușor balansate de mediu ca alte părți ale corpului, spune Williamson. Micile găuri în craniul în care vasele de sânge și nervii leagă creierul cu restul corpului sunt identificatori deosebit de folositori ai diferitelor specii, spune Michelle Spaulding, paleontologă la Purdue University Northwest din Westville, Indiana, implicată în studiu. „Aceștia pot crea tipare foarte diagnostice în regiunea urechii care ne ajută să identificăm ce grup va aparține un animal”, notează ea.
Dar aceste găuri sunt minuscule și imposibil de studiat cu ochiul liber, astfel încât parteneriatul echipei cu Laboratorul Național Los Alamos devine crucial pentru proiect. Laboratorul operează unele dintre scanerele cu raze X și neutroni cu cea mai mare energie din lume, care pot genera unele dintre imaginile cu cea mai înaltă rezoluție posibilă, spune Ron Nelson, un om de știință instrumentist la Neutron Science Center. El a testat scanerul de neutroni pe un craniu mare dinozaur cu Williamson anul trecut, generând cu succes scanarea cu cea mai înaltă rezoluție a unui craniu de tiranosaur completat vreodată. Cu încredere în tehnologie, au trecut acum la imagini cu structuri mai mici de mamifere.
Laboratorul Național Los Alamos a fost construit în 1943 pentru cercetări în domeniul apărării nucleare asociate Proiectului Manhattan, eforturile de dezvoltare a primelor arme nucleare în timpul celui de-al doilea război mondial. De atunci, și-a extins din ce în ce mai mult colaborările cu oamenii de știință, de la botanici la fizicieni, în special în Centrul său de științe Neutron, care include un accelerator lung de jumătate de mile care generează neutroni - particule neîncărcate găsite în interiorul atomilor care oferă avantaje imagistice asupra electronilor folosiți în X razelor y.
În timp ce razele X sunt absorbite de și sunt bune pentru imagistica materialelor dense, neutronii detectează compoziția în atomi, indiferent de densitate. Asta înseamnă că neutronii pot pătrunde materiale și pot captura imagini pe care razele X nu le pot. Un exemplu clasic care demonstrează acest fenomen este imaginea unui trandafir în interiorul unui balon de plumb. „Neutronii sunt mai sensibili la floare, astfel încât să poți imagina floarea în interiorul plumbului”, spune Nelson.
Imagistica neutronică are o varietate de aplicații în detectarea explozivilor și a materialelor nucleare. Dar oferă, de asemenea, soluții noi pentru imagistica fosilelor blocate în interiorul și întunecate de minerale dense din roci. Spargerea fosilelor din rocă ar distruge eșantionul, astfel scanarea neutronilor oferă oamenilor de știință o alternativă nedistructivă - deși eșantioanele devin radioactive pentru o perioadă de timp după scanare, notează Williamson. Probele sale sunt de obicei manipulabile în siguranță după câteva zile, dar alte materiale vor rămâne radioactive mult mai mult în funcție de compoziția lor.
Nelson spune că parteneriatul cu paleontologii este reciproc benefic, deoarece contestă laboratorul pentru a depăși noi probleme. „Îmbunătățind tehnicile noastre pe eșantioanele lor, îmbunătățim capacitatea pe care o avem pentru alte probleme pe care încercăm să le rezolvăm”, spune el.
O scanare cu neutroni (stânga) și scanare cu raze X (dreapta) pot oferi imagini gratuite pentru studierea diferitelor componente ale fosilelor. (Laboratorul Național Los Alamos) În afară de scanarea fosilelor, echipa va analiza chimia dinților diferitelor specii pentru a afla mai multe despre climatul în care au trăit animalele. Echipa va analiza, de asemenea, date despre relațiile moleculare dintre mamiferele moderne și modul în care acestea se raportează la unele dintre acestea dispărute specii. Acest lucru ajută la asigurarea unei calibrări a timpului și a schelei pentru arbore, dar datele moleculare au încă multe lacune care trebuie completate. De aceea este atât de important să efectuăm aceste analize în profunzime a fosililor, spune Anjali Goswami, un paleontolog la Natural Muzeul de istorie din Londra, care studiază și evoluția timpurie a mamiferelor, dar nu este implicat în această lucrare.
„Unul dintre cele mai importante lucruri de făcut este să te duci să cauți fosile și să cauți site-uri noi care nu sunt bine înțelese”, spune ea, menționând că regiunile subestimate din India și Argentina, unde lucrează, ar putea ajuta și la completarea unor lacune în puzzle-ul evoluției timpurii a mamiferelor.
Arborele genealogic care va rezulta va oferi un trotineta pentru a explora mai multe detalii despre aceste creaturi străvechi, inclusiv despre diferitele tipuri de peisaje și medii prin care au cutreierat, spune Spaulding.
„După ce ne dăm seama cum se leagă totul, putem începe să punem întrebări mai interesante despre evoluția mamiferelor”, spune ea.
